数控机床的主传动与主轴部件ppt

第三节 数控机床的主传动与主轴部件
二、主传动的机械特性
1．对于主轴：
计算转速nj
nj
——机床设计时，在主轴的变速范围Rn内， 用来作为设计主传动系统的一个转速值。不
同的机床nj不同，取主轴转速在恒功率段的 最低转速。
当主轴转速n≤nj时，为恒扭矩传动； 当主轴转速n≥nj时，为恒功率传动。
第三节 数控机床的主传动与主轴部件
液压缸推动；电磁离合器接合。 数控系统根据编程指令，自动判断控制。
第三节 数控机床的主传动与主轴部件
第三节 数控机床的主传动与主轴部件
第三节 数控机床的主传动与主轴部件
第三节 数控机床的主传动与主轴部件
一、对主传动的基本要求和变速方式
2．主要传动与变速方式
1）定比带传动+电动机无级调速 2）有级变速+电动机无级调速 3）电主轴调速电动机与主轴成来自体。主要 应用于高速加工机床。
第三节 数控机床的主传动与主轴部件
（1）电主轴的特点 无机械传动，结构简单； 转速高，调速范围受电机的调速范围限制； 形成功能化部件。 （2）电主轴结构形式 电机置于前后轴承之间； 电机置于后轴承之后。
第三节 数控机床的主传动与主轴部件
第三节 数控机床的主传动与主轴部件
三、主轴部件
（一）主轴的支承
2．轴承的配置 3）轴承间隙的调整 前支承
因“背靠背”结构，修磨挡圈12，用专用工具将热调整套 前推，使轴承内圈相对靠紧，同时消除径向和轴向间隙。 后支承
拆下挡圈7磨薄，装上挡圈及轴承后，通过热套工艺，将带 轮联接盘往前推入，使轴承内圈前移而涨大，消除径向间隙。
第三节 数控机床的主传动与主轴部件
一、对主传动的基本要求和变速方式
2．主要传动与变速方式
1）定比带传动+电动机无级调速 主要用于中小型数控机床，结构简单，主轴的变速范围有
限，与电动机的变速范围相等。
全功能或适用型数控机床的无级变 速多采用交流伺服调速，具有较好的变 速性能；
经济型数控机床的无级变速主要采 用普通变频调速，成本较低，但变速范 围较小，且机械特性不够理想。
2．对于主轴电动机：
在额定功率时，大于额定转速，采取恒功率调速控制； 小于额定转速，采取恒扭矩调速控制。
因此，电机的额定转速对应主轴的计算转速。
3．机械特性曲线的应用：
1）在机械特性曲线范围内工作 当使用额定功率时，随着转速的提高，其输出扭矩将
成线性减小； 在额定扭矩段，使用全扭矩时，随着转速的提高，其
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2．主要传动与变速方式
2）有级变速+电动机无级调速 主要用于大型或高性能的数控机床。通过有级的机械变速，
扩大电动机的变速范围，在低速时有足够的输出力矩。主轴的 变速范围：
电动机的变速范围×机械有级变速范围。 有级变速方式： 塔式带轮：结构简单，用人工调整。在加 工时，主轴的变速范围与电动机变速范围相 等，主要用于批量生产。 滑移齿轮。操纵方式：
二、主传动的机械特性
指主轴转速与输出功率、扭矩间的关系。
1．对于主轴：
在低速时主要是粗加工，或加工大直径工件、用大直径 刀具加工，要求大的输出扭矩。因此，主轴的使用主要受可 承载的最大扭矩限制，认为是恒扭矩的。
在高速时，要么精加工，要么高速强力切削，主轴的使 用主要受可传递的最大功率限制，认为是恒功率的。
具有齿轮变速的机械特性曲线 如右图
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三、主轴部件
（一）主轴的支承
1．主轴轴承 1）角接触球轴承
用于高速主轴，即能承受径向力，也能承受轴向力。为了提高承载能 力，常多个并列使用；
2）双列圆柱滚子轴承
承载能力和刚度最大，适用于中高速；
3）双列推力角接触球轴承
接触角为60˚，只用于承受双向轴向载荷。因钢球直径小数量多，具有较 大的轴向刚度，能适应较高转速。与双列圆柱滚子轴承配套使用；
第三节 数控机床的主传动与主轴部件
一、对主传动的基本要求和变速方式
数控机床的主传动消耗功率最大，是对机床的切削能力 影响最大的部件之一。
1．基本要求
1） 调速范围要广； 2） 负载变动时主轴的转速波动小； 3） 能满足高速、大功率加工要求； 4） 过载能力强； 5） 对于加工中心，能控制主轴准停； 6）车削中心能实现C轴控制（主轴任意转角及定位控制）。
功率成线性增大。
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3．机械特性曲线的应用：
2）发挥机床的最大效能
全功能数控机床的主轴电机有 较强的过载能力，大约是额定功 率的1.2—1.5倍。
其中提供了允许30分钟的过载 曲线，有的还提供了允许10分钟 的过载曲线，在允许的时间内可 以使用这些曲线，以获得机床的 最大效能。
（一）主轴的支承
2．轴承的配置 2）支承的轴向定位 前端定位
主轴热变形向后伸长，对加工精度影响小，但前端支承结 构会趋向复杂，温升高。数控机床多用此结构。 后端定位
主轴热变形向前伸长，对加工精度影响大。有两顶尖加工 细长轴时，容易引起工件的弯曲变形。 两端定位
多采用圆锥滚子轴承，热变形时轴承间隙增大。
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三、主轴部件
（一）主轴的支承 2．轴承的配置
3） 轴承间隙的调整 归纳：
对于角接触球轴承、圆锥滚子轴承，主要改变内外圈的相 对轴向位置；双列圆柱滚子轴承，使内圈相对轴向前移产生 径向涨大。
调整内圈轴向位置，常用螺母，但螺纹的位置精度影响调 整精度。热调整套可保证位置精度。
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4）双列圆锥滚子轴承
两列滚子数差1个，因频率不同，改善动态特性； 滚子为空心，能有效地润滑与冷却，并有吸振和缓冲作用。
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三、主轴部件
（一）主轴的支承
2．轴承的配置 1）典型的配置 双列圆柱滚子轴承+60˚接触角球轴承。
承受轴向载荷的轴承在前端，称为轴向定位在前端。适应中速、较大 载荷；
双列圆柱滚子轴承+角接触球轴承
前端是角接触球轴承，轴向定位在前端； 前端采用双列滚子轴承，轴向定位在后端。 这两种配置适应于较高转速。
并列角接触球轴承
前后均用角接触球轴承，为了提高刚度和承载能力，前支承采取多个
轴承并列的方式，多为“背靠背”布置。适应于高速。
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三、主轴部件